النوم ينظف الدماغ من السموم والأيضات

وجدت دراسة حديثة نشرت في Nature Neuroscience أن تصفية الدماغ تقل أثناء التخدير والنوم.

النوم هو حالة من عدم النشاط الضعيف. ونظرًا لمخاطر هذه الثغرة الأمنية، فمن المقترح أن النوم قد يوفر بعض الفوائد. لقد تم الافتراض بأن النوم ينظف الدماغ من السموم والأيضات من خلال الجهاز الجليمفاوي. ولهذا الافتراض مضامين مهمة؛ على سبيل المثال، قد يؤدي انخفاض عملية إزالة السموم بسبب قلة النوم المزمن إلى تفاقم مرض الزهايمر.

لا تزال الآليات والمسارات التشريحية التي يتم من خلالها إزالة السموم والأيضات من الدماغ غير واضحة. وفقًا للفرضية الجليمفاوية، فإن تدفق السائل القاعدي، مدفوعًا بتدرجات الضغط الهيدروستاتيكي الناتج عن النبضات الشريانية، يزيل الأملاح من الدماغ بشكل فعال أثناء نوم الموجة البطيئة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الجرعات المهدئة من أدوية التخدير تعزز عملية التصفية. ولا يزال من غير المعروف ما إذا كان النوم يزيد من التصفية من خلال زيادة التدفق القاعدي.

في هذه الدراسة، قام العلماء بقياس حركة السوائل وتصفية الدماغ لدى الفئران. أولاً، تم تحديد معامل انتشار إيزوثيوسيانات الفلورسين (FITC)-ديكستران، وهي صبغة الفلورسنت. تم حقن FITC-dextran في النواة المذنبة، وتم قياس التألق في القشرة الأمامية.

تضمنت التجارب الأولى انتظار الحالة المستقرة، وتبييض الصبغة في كمية صغيرة من القماش، وتحديد معامل الانتشار من سرعة حركة الصبغة غير المبيضة إلى المنطقة المبيضة. تم التحقق من صحة هذه التقنية من خلال قياس انتشار FITC-dextran في المواد الهلامية agarose التي تحاكي الدماغ والتي تم تعديلها لتقريب الامتصاص البصري وتشتت الضوء في الدماغ.

أظهرت النتائج أن معامل انتشار FITC-dextran لم يختلف بين حالات التخدير والنوم. ثم قام الفريق بقياس تصفية الدماغ في حالات اليقظة المختلفة. واستخدموا كمية صغيرة من صبغة الفلورسنت AF488 في الفئران التي تم حقنها بمحلول ملحي أو مخدر. تحركت هذه الصبغة بحرية في الحمة ويمكن أن تساعد في تحديد كمية خلوص الدماغ بدقة. كما تم إجراء مقارنات بين حالات الاستيقاظ والنوم.

عند التركيزات القصوى، بلغت نسبة التصفية 70-80% في الفئران المعالجة بالمحلول الملحي، مما يشير إلى عدم ضعف آليات التصفية الطبيعية. ومع ذلك، لوحظت انخفاضات كبيرة في التصفية عند استخدام عوامل التخدير (بنتوباربيتال، ديكسميديتوميدين، والكيتامين-زيلازين). بالإضافة إلى ذلك، تم تقليل التصفية أيضًا في الفئران النائمة مقارنةً بالفئران المستيقظة. ومع ذلك، لم يكن معامل الانتشار مختلفًا بشكل كبير بين التخدير وظروف النوم.

أ. بعد 3 أو 5 ساعات من حقن AF488 في وحدة المعالجة المركزية، تم تجميد الأدمغة وتقطيعها إلى أقسام بسمك 60 ميكرومتر. تم قياس متوسط شدة الفلورسنت لكل قسم باستخدام المجهر الفلوري؛ ثم تم حساب متوسط قيم شدة مجموعات الشرائح الأربع.

ب. تم تحويل متوسط شدة الفلورسنت إلى تركيز باستخدام بيانات المعايرة المقدمة في الشكل التكميلي 1 ورسمها مقابل المسافة الأمامية الخلفية من نقطة الحقن لحالات اليقظة (الأسود) والنوم (الأزرق) وتخدير KET-XYL (الأحمر). أعلاه - البيانات بعد 3 ساعات. أدناه - البيانات بعد 5 ساعات. تمثل الخطوط الملاءمة الغاوسية للبيانات وتشير مظاريف الخطأ إلى فترات ثقة بنسبة 95%. كانت تركيزات كل من 3 و5 ساعات أثناء تخدير KET-XYL (قيمة P

ج. صور تمثيلية لمقاطع الدماغ على مسافات مختلفة (أمامية خلفية) من موقع حقن AF488 بعد 3 ساعات (الصفوف الثلاثة العلوية) و5 ساعات (الصفوف الثلاثة السفلية). يمثل كل صف بيانات لثلاث حالات يقظة (اليقظة والنوم وتخدير KET-XYL).

وجدت الدراسة أن تصفية الدماغ انخفضت أثناء التخدير والنوم، مما يتناقض مع التقارير السابقة. قد يختلف التصفية بين المواقع التشريحية المختلفة، ولكن درجة التباين قد تكون صغيرة. ومع ذلك، كان تثبيط التصفية بواسطة الكيتامين-زيلازين مهمًا ومستقلًا عن الموقع.

قال نيكولاس ب. فرانكس، أحد مؤلفي الدراسة: "لقد ركز مجال البحث على فكرة التنقية باعتبارها أحد الأسباب الرئيسية وراء نومنا لدرجة أننا فوجئنا جدًا بالنتائج المعاكسة".

من المهم بشكل خاص ملاحظة أن النتائج تتعلق بحجم صغير من الصبغة التي تتحرك بحرية في الفضاء خارج الخلية. قد تظهر الجزيئات الأكبر سلوكًا مختلفًا. بالإضافة إلى ذلك، تظل الآليات الدقيقة التي يؤثر بها النوم والتخدير على تصفية الدماغ غير واضحة؛ ومع ذلك، تتحدى هذه النتائج فكرة أن الوظيفة الأساسية للنوم هي تطهير الدماغ من السموم.